简介：随着电力系统规模的不断扩大和快速励磁系统的广泛采用，系统的正阻尼变弱，致使系统的联络线可能出现功率低频振荡。电力系统稳定器（PSS）就是专门用来增强系统正阻尼，抑制系统低频功率振荡的功能模块，在大型发电机的励磁系统上已得到了广泛的应用，成为现代励磁调节器不可缺少的功能模块之一。

关键字：PSS试验,水电厂,现代励磁调节器

1 试验目的

随着电力系统规模的不断扩大和快速励磁系统的广泛采用，系统的正阻尼变弱，致使系统的联络线可能出现功率低频振荡。电力系统稳定器（PSS）就是专门用来增强系统正阻尼，抑制系统低频功率振荡的功能模块，在大型发电机的励磁系统上已得到了广泛的应用，成为现代励磁调节器不可缺少的功能模块之一。

本试验通过对发电机励磁调节器相频特性的测量，确认PSS整定参数，验证PSS对抑制低频振荡的作用，使PSS具备投运条件。2 编制依据

《同步发电机励磁系统技术技术条件》GB/T7409.3—1997；

《电力系统稳定器试验整定导则》Q/GDW143-2006；

南瑞电控励磁器相关技术资料。

3试验时对机组运行工况的要求

第一，进行试验时，要求被试机组能够分别在80%和100%额定有功负荷连续稳定运行，功率因数尽量接近1；

第二，电厂非单机运行时，被试机组不供本机厂用电。

4 试验前应具备的条件

第一，试验得到电力调度部门和有关方面批准；

第二，励磁调节器厂家应提供AVR、PSS的数学模型，提供试验用的噪声信号引入接口，试验时励磁调节器制造厂的技术人员应到达现场，确认设备符

合本试验要求，并协助试验人员进行试验；

第三，试验机组和励磁系统处于完好状态，调节器除PSS外，所有附加和保护功能投入运行；

第四，与试验机组有关的继电保护投入运行；

第五，试验人员熟悉相关试验方法和仪器，检查试验仪器工作正常；

　第六，同厂同母线其他机组PSS退出运行，机组AGC、AVC退出运行。

5 试验接线

将发电机定子三相电压信号、电流信号接入WFLC录波仪，记录发电机的电压、有功功率。

将频谱分析仪的白噪声信号接入励磁调节器的试验信号输入端子。

6 试验项目

6.1 励磁系统无补偿滞后相频特性测量

6.1.1 测量工况及励磁调节器运行方式要求

测量分为两个工况，分别是机组带80%和100%额定有功负荷，功率因素接近1，PSS退出运行，励磁调节器投“远方”控制方式。机组AGC、AVC退出运行。

整个试验过程中机组有功、无功均由电厂运行人员远方调整。

现场试验准备就绪后，由现场联络人（由电厂指派专人担当）在试验开始前通知电厂运行人员按照上述工况要求调整机组有功和无功负荷。

在整个试验过程中，由电厂指派熟悉机组励磁调节器的专职人员对试验人员（指云南电力试验研究院从事本次试验的工作人员，以下同）及励磁调节器厂家技术人员的操作进行监护。

6.1.2 测量过程

试验开始接线之前，试验人员（指云南电力试验研究院从事本次试验工作人员，以下同）应与励磁厂家技术人员一起确认白噪声信号输入通道是关闭的。试验接线完成后，励磁厂家技术人员仍应保持白噪声信号输入通道关闭，试验人员通过频谱分析仪输出1V峰峰值大小的白噪声信号，在确认励磁调节器已经正确采集到该白噪声信号，并且试验人员已经将频谱分析仪输出降为0V后，励磁厂家技术人员方可打开噪声信号输入通道，作好试验准备。

试验人员在励磁调节器屏的白噪声信号输入端子加入来自频谱分析仪输出的白噪声信号，使之由AVR输入信号迭加点（误差环节）进入励磁调节器；励磁调节器屏的第一组机端三相电压端子引出机组三相电压至频谱分析仪作为白噪声扰动信号的响应信号。在将励磁调节器屏的第一组机端三相电压端子引出机组三相电压至频谱分析仪之前，必须测量这三组电压测量回路不存在短路，并经过电厂监护人员审核。

试验人员从0V逐步（步长为0.2V峰峰值）增加输出白噪声信号的电平至发电机端电压有明显变化（数字采样值波动0.5%左右或肉眼观察到机端电压表指针有抖动），用频谱分析仪测量发电机励磁系统滞后相频特性，测量的频率范围为0-4Hz。试验人员记录包括发电机在内的励磁系统在0-4Hz范围内的相频特性数据，每隔0.1Hz记录一个点。

每个工况测量两次，以便去掉可能出现的个别频率点的不良数据。每次测量完毕后，应先将白噪声信号输出电平逐渐降至0V后，再记录试验结果数据；记录完毕后再次逐渐升高白噪声信号输出电平进行第二次测试。

一个工况测量完毕后，先由试验人员逐步降低频谱分析仪输出的白噪声信号电平至0V后，再由励磁调节器厂家技术人员关闭白噪声信号输入通道，试验暂时停止，待运行人员将机组有功、无功调整至下一个测试工况后，再进行下一个工况测试，其过程同上。

相频特性在上述两个工况下分别测试完毕后，试验人员要保证在迭加的白噪声信号被屏蔽（AVR的噪声信号输入通道确认关闭）的情况下拆除试验外部接线，相频特性测试至此完成。

6.2 PSS整定参数的计算

根据上面的相频特性测量结果，考虑本机振荡频率和本区域振荡频率两个相位补偿点，将PSS产生的附加电磁转矩相位整定在《导则》规定的范围之内（尽量靠在角速度轴上）。

6.3 发电机未投PSS时带负载的电压给定阶跃响应试验　

6.2.1测量工况及励磁调节器运行方式要求

将在两个工况进行试验，分别是机组带80%和100%额定有功负荷，功率因素接近1，PSS退出运行，励磁调节器投“就地”控制方式（以便励磁厂家技术人员进行触发和取消发电机定子电压阶跃的就地操作）。机组AGC、AVC退出运行。

现场试验准备就绪后，由现场联络人（由电厂指派专人担当）在试验开始前通知电厂运行人员按照上述工况要求调整机组有功和无功负荷。试验过程中，发电机电压阶跃的触发和取消则由励磁厂家技术人员在励磁调节器装置通过调试工具就地完成。

在整个试验过程中，由电厂指派熟悉机组励磁调节器的专职人员对试验人员（指云南电力试验研究院从事本次试验工作人员，以下同）及励磁调节器厂家技术人员的操作进行监护。

6.2.2 试验过程

本次试验需要对发电机定子电压阶跃过程中有功和无功的变化过程进行录波，如果发电机配置的故障录波器或励磁厂家的调试工具可以完成录波则不必专门接入录波装置。如果需要外接录波装置，则在将励磁调节器屏的第一组定子三相电压（电流）端子引出至录波装置之前，必须测量这三组电压（电流）录波回路不存在短路（开路），并经过电厂监护人员审核。

发电机定子电压阶跃值可考虑±2%，如果不能引起机组有功出力发生明显波动，可以将阶跃值取3%或4%。试验中记录发电机有功功率波动情况，以了解本机振荡特性。

6.4 PSS的投、切试验

在机组分别带80%、100%额定有功负荷及功率因素接近1的工况下，在远方由运行人员操作，分别进行投入PSS和切除PSS的操作，观察被试机组有功、无功、定子电压等电气量应无明显扰动。

6.5 发电机投入PSS时带负载的电压给定阶跃响应试验

试验过程及要求同上述6.2节的内容，只是须投入PSS。

本试验用于检查PSS阻尼功率振荡的效果，如果不满足《电力系统稳定器试验整定导则》有关要求，可根据情况重新调整PSS相位补偿整定参数和PSS放大倍数。

6.6 PSS反调试验

在机组带80%或100%额定有功负荷及功率因素且PSS投入的情况下，按照正常运行时机组允许的最快调节速度进行原动机功率调节（比如增加和减少各两兆瓦），观察发电机无功功率的波动，即反调情况。

6.7 PSS有补偿特性测试

该步试验用以验证PSS相位补偿参数的正确程度。将动态信号分析仪输出的白噪声加在PSS的电功率输入点，并将机端PT二次侧引入FLC，其接线方式与前一阶段的无补偿相频特性测试相同。

该试验需要现场的励磁调节器具备将白噪声加在电功率处的试验条件。

7 试验过程安排

第一:进行机组励磁系统PSS退出情况下的相频特性测量，在机组80%和100%有功负荷（无功接近于零）工况下分别进行测量，每台机组的试验时间需要两个小时。

第二:计算PSS整定值，时间需要4个小时。

第三:根据PSS的整定结果，在机组80%和100%有功负荷（无功接近于零）工况下进行PSS退出的定子电压阶跃试验（阶跃幅度±2%—±4%，内容包括Ks1的调整）,每台机组的试验时间需要三个小时。

第四:进行PSS反调试验及PSS的投、切试验，每台机组的试验时间需要半小时。

第五:进行PSS有补偿特性测试（在试验机组励磁调节器具备试验条件的情况下进行），时间需要2个小时

至此PSS试验结束。

8 安全注意事项

第一，试验前进行技术交底，参加试验人员及有关的电厂运行人员应熟悉试验方案。

第二，发电机继电保护和励磁调节器各功能（除PSS外）均投入运行。

第三，做好励磁调节器备用通道的跟踪和切换准备。

第四，试验接线应防止发电机定子电压互感器短路，电流互感器开路。

第五，由熟悉现场设备的发电厂人员或制造厂人员进行现场设备的操作。

第六，发电机定子电压阶跃试验中的阶跃量应在2%～4%。

第七，试验中如发生发散性有功或无功功率振荡，应停止PSS试验、退出PSS运行，运行人员不必请示即应立即增加机组励磁电流，使振荡平息。

第八，试验前，电气运行人员应做好失磁、过励磁/过电压、发电机跳闸、发电机功率振荡等事故预想，一旦出现这些情况，运行人员立即按照相关的事故及异常处理规程进行相应处理。

9 试验所需仪器

频谱分析仪一台、WFLC录波仪一台、FLC-2信号变换器一台，数字万用表一块。

某厂PSS装置在电网振荡时的动作情况分析，欢迎各位师傅讨论。

这是3年前的7.1华中电网振荡发生之后，由于我厂处于振荡中心，影响极大，给我留下了很深的印象，当时我收集了振荡中心几个电厂的故障录波及继电保护装置动作情况，自己查阅了一些资料，无意中发现了一个比较有代表意义的故障波形图，随后参考了相关资料，向一些励磁专业的老师傅们请教之后，现学现卖的写下了这篇小笔记，其中主要分析了一下PSS装置在真正发生系统振荡时的动作情况，相信看了这个报告，对PSS的动作过程及抑制振荡的原理、PSS反调等常见概念上会有一个大致的了解。

由于个人能力有限，仅以抛砖引玉为目的，如不妥还请各位师傅多批评指点，谢谢。正文如下：

背景介绍： 7月1日晚上21点，华中电网发生仅5分钟的电网振荡，引起河南电网豫西等地甩负荷停电。期间，有功摆动，电压和频率下降。

故障录波文件说明：波形文件中，显示波形自上而下依次为发电机定子电压、发电机定子电流、发电机励磁电压、发电机励磁电流、系统电压、厂用400V电压、频率。

故障录波中机组主参数与励磁参数变化分析：

尽管振荡过程中励磁电压励磁电流有升高降低的波动现象，但整体上励磁电压和励磁电流是在呈逐步下降的趋势的，并且发电机的端电压电流也在下降，说明此时机组有功或无功在下降，这是一个调节的过程，比如说振荡过程中有命令使机组手动降负荷。

励磁电压在图中呈现有两处突然增大然后又突然降低的小包形状，每次励磁电压突增的时候，正是端电流突然减小的时候，而端电流的减小，意味着机组的有功在减小，而每次励磁电压突降的时候，正是端电流突然增加的时候，而端电流的增加，又意味着机组的有功在增加。显然此时是由于机组在振荡过程中有功功率突然摆动，这是励磁系统的PSS起调节作用的典型表现特征，因为当PSS检测机组有功的摆动，当有功增加，则减小励磁电压，进而减小励磁电流，减小无功，减小电磁功率，来抑制机组的有功增加。反之则抑制机组有功的减小。图中励磁电压的变化波形，刚好同定子电流的波形相反，也就是同机组的有功相反，也只有励磁系统PSS起的作用，才能会造成这样的情况。

如果PSS不投的话，在有功摆动时，励磁电压不会跟着反方向摆动，反而，在有功突然增加时，励磁电压不变的情况下，则会出现无功减小，无功减小引起机端电压下降，这时自动励磁调节器AVR基本调节作用会增大励磁电压的，那么结果则是有功增加励磁电压电流增加，有功减少时励磁电压电流会随之减少，即励磁电压波形变化方向则会同机组的有功相同。

当然PSS起作用也只是一个暂态的表现过程，也就是说在振荡的情况下，有功突然增加，PSS会突然减少励磁电压，有功突然减小，PSS则会突然增加励磁电压，从而平息有功波动，这都是暂态的，因为PSS通过励磁改变的有功都只是瞬间的变化一下起个缓冲作用，而并没有真正的改变有功，因为有功真

的持久改变，根据能量守恒，只有改变汽机出力。